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[浅论超级电容器改进汽车开启性能] 超级电容器工作原理 　　编者按：本文关键论述了在传统的蓄电池开启基础上，利用超级电容器的特征，把超级电容器和蓄电池组合，改进汽车的电性能、开启性能消除了因频繁开启对蓄电池寿命的影响 　　　　一、问题的提出　　蓄电池是汽车中的关键电器部件，其性能直接影响汽车的开启现在的汽车开启无一例外地采取开启电动机开启方法在开启过程中尤其是在开启瞬间，因为开启电动机转速为零，不产生感生电势，故开启电流很大比如用12V、45Ah的蓄电池开启安装升柴油机的汽车，蓄电池的电压在开启瞬间由降到约；开启瞬时的电流达550A，约为蓄电池12C的放电率尽管车用蓄电池是开启专用蓄电池，能够高倍率放电，但在图1中能够看出，10倍以上高倍率放电时的蓄电池性能变得很差，而且如此高倍率放电对蓄电池的损伤也是很显著的另外，开启过程的电压猛烈改变会产生极强的电磁干扰，能够造成电气设备的“掉电”，迫使电气设备在发电机开启过程结束后重新加电　　所以，不论从改进汽车电气设备的电磁环境还是从表面上从改进汽车的开启性能和蓄电池的性能、延长使用寿命来考虑，改进汽车电源在开启过程的性能全部是必须的　　二、改善开启性能的方法　　加大蓄电池的容量能够处理上述问题，但需要增加很多，使体积增大，这并不是好的处理方案。

将超级电容器和蓄电池并联，能够很好地处理这个问题　　1.超级电容器的原理及特点　　超级电容器是电容量可达数千法拉的电容器依据电容器的原理，电容量取决于电极间的距离和电极表面积为了增大电容量，超级电容器尽可能地缩小电极间距离、增加电极表面积，为此采取了双电层原理和活性炭多孔化电极双电层介质在电容器两电极施加电压时，在靠近电极的电介质界面上产生和电极所携带电荷相反的电荷并被束缚在介质界面上，形成实际上的电容器的两个电极很显著，两电极的距离很小，仅几纳米，同时活性炭多孔化电极能够取得极大的电极表面积，能够达成200m2/g因此这种结构的超级电容器含有极大的电容量并能够存放很大的静电能量　　就储能而言，超级电容器的这一特征介于传统电容器和电池之间当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态如电容器两端电压超出电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解为非正常状态伴随超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应降低由此可见，超级电容器的充放电过程一直是物理过程，没有化学反应，所以其性能稳定，和利用化学反应的蓄电池不一样。

　　尽管超级电容器的能量密度仅是蓄电池的5%或更少，不过这种能量的储存方法能够应用在传统蓄电池不足之处和短时高峰值电流之中相比电池来说，超级电容器含有以下几点优势　　■电容量大通常双电层电容器容量很轻易超出1F，超级电容器可使一般电容器的容量范围骤升3-4个数量级，现在单体超级电容器的最大电容量可达5000F　　■充放电寿命很长，可达500,000次，或90,000小时，而蓄电池的充放电寿命极难超出1000次；能够提供很高的放电电流，如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A，放电峰值电流可达1680A，通常蓄电池通常不能有如此高的放电电流，部分高放电电流的蓄电池在如此高的放电电流下的使用寿命将大大缩短；能够数十秒到数分钟内快速充电，而蓄电池在如此短的时间内充满电将是极危险的或是几乎不可能　　■能够在很宽的温度范围内正常工作，而蓄电池极难在高温、尤其是低温环境下工作；超级电容器用的材料是安全和无毒的，而铅蓄电池、镍镉蓄电池均含有毒性；超级电容器能够任意并联使用来增加电容量，如采取均压方法后还能够串联使用　　2.超级电容器和蓄电池组合改进汽车开启性能　　电性能的改进将超级电容器和蓄电池并联，开启过程的电压波形、电流波形和图1、图2相比，开启瞬间的电压跌落由仅采取蓄电池时的提升到；开启电流从560A提升到1200A；开启瞬时的电源输出功率从2kw提升到；开启过程的平稳电压由7V提升到；开启过程的平稳电流由280A提升到440A；开启过程的电源平稳输出功率从提升到。

　　开启性能的改进超级电容器和蓄电池并联应用能够提升汽车的开启性能将超级电容器和12V、45Ah的蓄电池并联，开启安装升柴油机的汽车，在10℃时平稳开启尽管在这种情况下不连接超级电容器蓄电池也能够开启，但采取超级电容器和蓄电池并联时开启电动机的转速和性能全部提升很多因为电源输出功率的提升，开启转速由仅用蓄电池时的300rpm增加到450rpm尤其在低温下提升汽车的开启性能，超级电容器的作用是很大的在-20℃时，因为蓄电池的性能大大下降，很可能不能正常开启或需数次开启才能成功，而超级电容器和蓄电池并联时仅需一次点火　　对蓄电池应用状态的改进超级电容器和蓄电池并联时，因为超级电容器的等效串联电阻远低于蓄电池的内阻，所以在开启瞬间1200A开启电流中的800A电流由超级电容器提供，蓄电池仅提供400A的电流，显著低于仅采取蓄电池的560A，有效降低了蓄电池极板的极化，阻止了蓄电池内阻的上升，使开启过程的平稳电压得到提升　　总而言之，把超级电容器和蓄电池合理组合，可有效改进汽车的开启性能、电性能，延长蓄电池的使用寿命。